試分析高中生物蛋白質合成過程中基因的作用

賈凱

摘 要：蛋白質合成是指將生物的遺傳信息DNA轉錄成mRNA，進而合成相應的蛋白質，這個過程也稱為翻譯，即把mRNA分子上的堿基排列順序轉變成蛋白質分子上的氨基酸排列順序。蛋白質合成是基因表達的第二個步驟，因此基因在這個過程中起著非常重要的作用。闡述了基因的涵義和蛋白質的合成過程，對這個過程中基因的作用進行分析。

關鍵詞：基因；蛋白質合成；高中生物

基因是控制生物性狀的基本單位。基因表達過程是將遺傳信息轉錄到mRNA上再翻譯成蛋白質。在翻譯過程中，tRNA與特定氨基酸結合，在核糖體處生成蛋白質。在整個蛋白質合成過程中基因是基礎也起著重要的控制作用，一旦基因變異或者受損，就可能出現不能合成蛋白質或者合成錯誤蛋白質的情況，將會造成十分嚴重的后果。

一、基因的涵義

基因是帶有遺傳信息的DNA片段，可以分為結構基因和非結構基因。結構基因是基因中編碼RNA或蛋白質的堿基序列；非結構基因是結構基因兩側的一段不編碼的DNA片段，主要參與基因表達的調控。

二、基因的特點

第一，基因能準確復制，以保持生物的基本特征，它的主要復制機制是半保留復制。在蛋白質合成過程中必須要保證的是基因的準確復制，只有這樣才能準確轉錄、準確翻譯，最終生成正確的蛋白質。

第二，在繁衍后代過程中基因能夠發生突變和變異，但是在正常條件下的基因變異一般不會對人體造成傷害，只在特定的環境或者條件下，比如遭受外界刺激，才會造成不利變異，致人患病[1]。

三、基因的應用

第一，生產領域。現在我們利用轉基因技術生產出很多轉基因食品，為作物改良提供了新方法，但也帶來一些潛在風險，但是我們對基因本身進行精確的評估可以有效規避這些風險。

第二，醫療領域。有些人患有遺傳病，而大部分遺傳病都是由基因的突變或受損造成的，因此，科學家們一直在嘗試用基因療法進行治療，比如基因槍技術。

四、蛋白質合成過程

就蛋白質合成來說，真核生物和原核生物之間存在很大差別，真核生物比原核生物要復雜得多。蛋白質合成大致可以分為五個階段，分別為氨基酸的活化、多肽鏈合成的起始、肽鏈的延長、肽鏈的終止和釋放以及蛋白質合成后的加工修飾。

五、蛋白質合成的模板

蛋白質的翻譯主要依靠遺傳密碼，遺傳密碼以每三個相鄰的核苷酸為一組，這三個核苷酸也被稱為密碼子。

遺傳密碼的特點包括：第一，方向性。在mRNA的排列順序中密碼子以及組成密碼子的各堿基都具有方向性，翻譯的方向只能是從5′端到3′端。第二，連續性。各個密碼子和密碼子的堿基都是連續排列的，密碼子和密碼子的堿基之間沒有間隔，每個堿基只讀一次，不重復讀。第三，簡并性。每個氨基酸都有二到六個密碼子作為其編碼，但每個密碼子只對應一個氨基酸，或者對應終止氨基酸[2]。

六、基因在蛋白質合成中的作用

基因中脫氧核苷酸的排列順序決定了信使RNA中核糖核苷酸或者密碼子的排列順序，進而決定了氨基酸的排列順序，最終決定了蛋白質的結構和功能。對高中生物的教學來說，我們主要是在學生了解基因的涵義以及DNA作為遺傳信息發揮作用之后，使學生能夠更好地掌握基因傳遞遺傳信息和表達遺傳信息的方式。要探究基因在蛋白質合成中的作用，我們可以引入RNA作為對比。DNA為雙螺旋結構，RNA為單鏈結構；DNA是由脫氧核苷酸組成的，RNA是由核糖核苷酸組成的；DNA的五碳糖一般為脫氧核糖，RNA的五碳糖一般為核糖等。

在蛋白質合成過程中，基因主要發揮調控作用。基因調控主要包括三方面：DNA修飾水平、RNA轉錄的調控、mRNA翻譯過程的控制；基因調控微生物的代謝方式以適應環境的變化；基因調控多細胞生物的細胞分化、形態發生和個體發育。對于不同的生物來說，DNA控制的性狀不同，但是DNA的數量往往是一定的，所以這就要求一個DNA分子可以控制多種性狀，這就促使DNA分子中要劃分成不同的區段，每個區段控制不同的性狀。所以，基因對DNA復制、轉錄成mRNA、翻譯成蛋白質都有一定的調控作用。

此外，蛋白質的合成過程除了受基因調控外還受性別、激素、細胞周期、生長發育、健康狀況和外界環境等條件的影響。由于原核生物的mRNA壽命較短，所以原核生物的蛋白質合成速度主要取決于轉錄的速度。

基因在這個過程中起著非常重要的作用。本文闡述了基因的涵義和蛋白質合成的過程，對這個過程中基因的作用進行了分析。綜上所述，基因能夠控制生物的性狀，能夠指導蛋白質合成，而生物的性狀又是靠蛋白質體現出來的，所以我們可以看出基因對整個蛋白質的合成過程都具有控制作用，進而實現基因的表達。

參考文獻：

[1]劉朝進.概念辨析在“基因指導蛋白質的合成”復習課中的應用[J].生物學教學，2015，40（10）：11-13.

[2]劉瑞錦.“問題式導學”教學法的應用實例分析：高中生物《基因指導蛋白質的合成》教學設計分析[J].教育，2016，8（12）：161.